Modul #07 TE 3423 ANTENA DAN PROPAGASI

Modul #07
TE 3423
ANTENA DAN PROPAGASI
Pendahuluan:
Propagasi Gelombang
Elektromagnetik
Program Studi S1 Teknik Telekomunikasi
Jurusan Teknik Elektro - Sekolah Tinggi
gg Teknologi
g Telkom
Bandung – 2007
Organisasi
Modul 7
Pendahuluan : Propagasi
Gelombang EM
• A. Pendahuluan
page 3
• B. Model Sistem Komunikasi
page 8
• C. Pemodelan Kanal Propagasi
page 11
• D. Parameter Yang Mempengaruhi
hi Perambatan
b
G
GEM
page 14
• E. Dasar Pemahaman Link Budget
page 28
• F.
F Analisis
A li i Lintasan
Li t
GEM
page 30
• G. Berbagai Jenis Komunikasi Radio
page 36
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
2
A. Pendahuluan
Sekapur Sirih ...
Dasar dari propagasi gelombang elektromagnetika sudah pernah kita
pelajari pada matakuliah Medan Elektromagnetika II dalam bab Gelombang
Datar Sebagaimana kita ketahui bahwa mode gelombang ketika merambat
Datar.
di udara adalah mode TEM (Transverse Electromagnetic) yang berarti arah
vektor medan listrik tegaklurus dengan arah vektor medan magnet, dan
keduanya tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang .
Dalam matakuliah kita kali ini,
kita akan mempelajari lebih jauh
f
fenomena
perambatan
b t
perambatan gelombang
elektromagnetik di udara beserta
berbagai
g tipe
p komunikasi
terestrial. Karakteristik dari
medium udara sedikit banyak
akan dibahas dalam
pengaruhnya terhadap
perambatan gelombang
E
P
H
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
3
A. Pendahuluan
Spektrum Frekuensi...
Sinyal gelombang radio,
cahaya, gelombang radio, sinar
X maupun sinar gamma adalah
contoh-contoh dari gelombang
elektromagnetik.
Pada tiap kasus di atas, energi
merambat dalam bentuk
gelombang elektromagnetik.
Panjang gelombang dari
gelombang-gelombang
l
b
l
b
di atas
t
adalah berbeda serta akan
memiliki sifat-sifat fisis yang
berbeda dalam perilakunya
p
y
terhadap frekuensi.
Penggunaan dari gelombang
akhirnya juga akan berbeda
(untuk sistem komunikasi yang
berbeda)
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
4
A. Pendahuluan
P b i Spektrum
Pembagian
S kt
F
Frekuensi...
k
i
Pembagian spektrum frekuensi didasarkan pada
panjang gelombang-nya, dan digunakan untuk
berbagai jenis komunikasi yang berbeda
Frekuensi
30 - 300 Hz
λ
10 1 Mm
300 - 3000 Hz
3 - 30 kHz
30 - 300 kHz
300 - 3000 kHz
3 - 30 MHz
30 - 300 MHz
300 - 3000 MHz
3 - 30 GHz
30 - 300 GHz
1 Mm - 100 km
100 -10
10 km
10 - 1 km
1 km - 100 m
100 - 10 m
10 - 1 m
1 m - 10 cm
10 - 1 cm
1 cm - 1 mm
300 - 3000 GHz
1mm - 100 μ m
300
λ=
f (MHz
MH )
Band
ELF (extremely low
frequency)
SLF (Super Low Frequency)
VLF (very low frequency)
LF (low frequency)
MF (medium frequency)
HF (high frequency)
VHF (very high frequency)
UHF (ultra high frequency)
SHF (super high frequency)
EHF (extremely high
f
frequency)
)
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
5
A. Pendahuluan
B dN
Band
Name...
Nama umum yang juga sering digunakan ...
Band Name Frequency
L band
S band
b d
C band
X band
Ku band
K band
Ka band
1 - 2 GHz
2 - 4 GH
GHz
4 – 8 GHz
8 – 12 GHz
12 – 18 GHz
18 – 27 GHz
27 – 40 GHz
Heinrich Hertz
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
6
A. Pendahuluan
S kt
Spektrum
F
Frekuensi
k
id
dan M
Media
di T
Transmisi...
ii
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
7
B. Model Sistem Komunikasi
Message
Input
Sinyal
input
TI
Message
p
output
Sinyal
yang ditransmisikan
Tx
Transducer
Input
Pemancar
TO
Transducer
Output
Rx
Kanal
komunikasi
Penerima
Redaman, distorsi,
derau, interferensi
( tergantung karakteristik
ybs )
kanal y
Î UNCONTROLLED !
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
8
B. Model Sistem Komunikasi
Kanall propagasii adalah
K
d l h Uncontrolled,
U
t ll d tetapi
t t i harus
h
di ti i i dan
diantisipasi
d
dimodelkan ...
Tujuan memodelkan kanal propagasi...
propagasi
• Untuk keperluan pemilihan sistem komunikasi yang tepat
( RF device, Algoritma DSP, dsb )
• Untuk penelitian kinerja siskom pada tahapan simulasi
Contoh :
PEMODELAN
KANAL RADIO
y
y
y
y
y
Modulasi QPSK
FEC (Forward
Error Correction)
Interleaver
Kontrol daya
dsb
y
y
BER
Probabilitas
blocking
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
QoS system
( Ditentukan,
tergantung
d i layanan
dari
l
yang
diberikan )
9
B. Model Sistem Komunikasi
Contoh :
Model Sistem Komunikasi Digital...
Digital
Problem klasik dalam komunikasi digital : (1) Source Coding , (2) Channel Coding
• Source Coding : bertujuan untuk membuat representasi sinyal source (speech,
i
image,
dll) yang efisien
fi i dalam
d l bentuk
b t k deretan
d t bit yang akan
k dilewatkan
dil
tk pada
d
jaringan digital, di penerima akan dibuat replika sinyal source
• Channel Coding : bertujuan membuat transmisi yang efisien dari deretan bit
i f
informasi
i melewati
l
ti llapis
i komunikasi
k
ik i yang lebih
l bih rendah
d h (l
(lapis
i fisik)
fi ik)
sinyal suara,
teks, gambar,
dimodelkan
sebagai proses
random
input
Source encoder
teks : kode ASCII, SPACE
symbol, Suara : A/D
converter, dan meliputi juga
kompressi data serta error
koreksi (ARQ, FEC, dll)
output
p
QoS
Source decoder
Channel
encoder
d
modulation :
FSK, ASK, PSK,
dll
Channel
decoder
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
Channel
medium
transmisi yg
tidak bisa
dikontrol
designer
10
C. Pemodelan Kanal Propagasi
P
Pemodelan
d l kanal
k
l propagasii tergantung
t
t
kepada
k
d ...
• ‘Benda-benda’ diantara pengirim dan penerima
Obstacle / penghalang,
penghalang bentuk obstacle (runcing/landai)
(runcing/landai), ion-ion,
ion ion
partikel-partikel, dll
• Frekuensi gelombang EM dan bandwidth informasi yang dikirimkan
Frekuensi dan bandwidth informasi mempengaruhi ‘perlakuan’ kanal
propagasi terhadap sinyal yang dikirimkan
• Ge
Gerakan
a a pengirim
pe g
dan/atau
da /a au penerima
pe e a
Pengaruh Efek Doppler terhadap penerimaan
Pembicaraan tentang karakteristik kanal propagasi akan meliputi 2
hal,
h
l yaitu
it :
• Redaman propagasi
• Fading
Selisih antara daya pancar dan daya terima
Fluktuasi daya di penerima
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
11
C. Pemodelan Kanal Propagasi
Contoh Model
Model...
L k i1
Lokasi
: Si
Sinyall langsung
l
mendominasi
d i i penerimaan,
i
sinyal
i l langsung
l
(free
(f
space) cukup besar dibandingkan sinyal pantulan tanah.
Contoh : pada mikrosellular
Lokasi 2
: Sinyal
i l terima
i dimodelkan
di d lk sebagai
b i jumlah
j l h sinyal
i l langsung
l
dan
d
sinyal terima, karena sinyal pantulan cukup signifikan besarnya.
Contoh : Pada sistem selular (Plane Earth Propagation Model)
L k i3
Lokasi
: Pl
Plane Earth
E h Propagation
P
i Model
M d l dikoreksi
dik k i karena
k
adanya
d
difraksi
dif k i
pepohonan
Lokasi 4
: Path loss diestimasi dengan model difraksi sederhana
Lokasi 5
: Path loss cukup sulit diprediksi karena adanya multiple diffraction
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
12
C. Pemodelan Kanal Propagasi
D l
Dalam
kuliah
k li h A
Antena
t
&P
Propagasii , yang dipelajari….
di l j i
• Dasar komunikasi terestrial ( jenis-jenis
kom nikasi karakteristiknya,
komunikasi,
karakteristikn a dan dasar
perhitungan daya / link budgetting )
Tipe-tipe komunikasi terestrial, dibedakan atas dasar
• Jarak pengirim dan penerima
Untuk jarak cukup dekat, biasa digunakan hubungan LOS (Line Of Sight),
semakin jauh jaraknya maka pengaruh kelengkungan bumi harus diperhatikan
• Frekuensi radio yang digunakan
Frekuensi y
yang
g digunakan,
g
mempengaruhi
p g
jjenis komunikasi yang
y g dipilih
p
• Kanal lintasan radio yang digunakan
Contoh : hubungan troposfer, komunikasi ionosfer, hubungan difraksi
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
13
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
• Indeks bias atmosfir
Parameter2 yyangg
mempengaruhi
perambatan
gelombang radio
(a) Sifat
Sifat-sifat
sifat indeks bias,
bias (b) Indeks bias dimodifikasi
dimodifikasi,
(c) Karakteristik atmosfer standar, (d) Pembiasan oleh
atmosfir bumi
• Refleksi oleh permukaan bumi
(a) Sifat dan karakteristik pemantulan, (b) Polarisasi
horisontal dan vertikal
• Fading dan Diversitas
• Difaksi Gelombang
Î Teori difraksi Fresnell-Kirchoff
Fresnell Kirchoff
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
14
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
D 1 IIndeks
D.1
d k Bi
Bias At
Atmosfer
f ( Lambang
L b
:n)
• Fenomena alamiah : Lintasan GEM di udara seringkali tidak lurus, tetapi
MELENGKUNG
• Penyebab lengkungan : INDEKS BIAS atmosfer berubah dengan berubahnya
ketinggian ( h ) terhadap permukaan bumi
• Indeks Bias = n , dipengaruhi komposisi utama terutama uap air
n = εr
→ Jika n menurun dengan bertambahnya tinggi, lintasan GEM
melengkung mendekati bumi
→ Jika n bertambah, lintasan GEM melengkung menjauhi bumi
→ Jika n tetap, lintasan GEM tetap ‘lurus’ (terhadap ketinggian)
→ Kadang-kadang GEM terperangkap di antara 2 lapisan ( duct )
• B
Bagian
i atmosfer
f yang mepengaruhi
hi lintasan
li
GEM terutama adalah
d l h
TROPOSFER , yang ketinggiannya : 9 km ( Kutub Selatan ) , 11 km ( Kutub
Utara ), 18 km di katulistiwa
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
15
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
• Analisis lintasan dilakukan dengan Hukum Snellius, sbb :
n1 sin θ1 = n 2 sin θ 2 = n 3 sin θ3 = ... = n (h ) sin θ(h ) = KONSTAN
Jika, Δh → 0,
Jika
0
maka lengkungan lintasan pada gambar di bawah akan KONTINYU
n4
n1 > n 2 > n 3 > n 4
θ3
θ2
θ2
n3
θ3
n2
n1
θ1
Δh
Δh
Δh
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
16
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
• Indeks
I d k Bi
Bias Di
Dimodifikasi
difik i : ( lambang M )
Tujuan : Analisis perubahan indeks bias terhadap ketinggian
Dimana,
= indeks bias dimodifikasi
h⎞ 6 M
⎛
M = ⎜ n0 −1+ ⎟10 n0 = indeks bias pada ketinggian h = 0
h = ketinggian dari permukaan bumi
R⎠
⎝
R = jari-jari bumi = 6,37. 106 m
dM
> 0,048
dh
dM
= 0,048
dh
dM
= 0,036
dh
dM
=0
dh
dM
<0
dh
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
17
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
h
dM
= 0,048 u
ft
dh
h
h
dM
= 0,048 u
ft
dh
dM
= 0,036 u
ft
dh
dM
=0
dh
(b) ρ = R ; k = ∞
(a) ATM standar
hd
dM
positif
dh
td
dM
<0
dh
M
M
h
dM
= 0,048 u
ft
dh
M
(c) Duct
dM
negatif
dh
dM
positif
dh
M
(d) Elevated Duct
• Atmosfer Standar
Tujuan : Standarisasi sifat atmosfer dan memudahkan perhitungan
Atmosfer standar memenuhi persamaan berikut :
Dimana,
6
( −0,136h )
N = indeks bias
N = n −1 10 = 289e
h = ketinggian dalam km
n = indeks bias sebagai fungsi
f ngsi h
(
)
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
18
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
D2 R
D.2
Refleksi
fl k i Oleh
Ol h P
Permukaan
k
B
Bumii
• Karakteriktik propagasi gelombang tergantung kepada impedansi intrinsik medium
• Refleksi tergantung
g
g kepada
p
sifat bahan y
yang
g dirambati ggelombang
g dan p
polarisasi
gelombang
• Koefisien refleksi dinyatakan sbb :
R EH =
i ϕ − n 2 − cos 2 ϕ
sin
sin ϕ + n − cos ϕ
2
2
R EV =
n 2 sin ϕ − n 2 − cos 2 ϕ
n 2 sin ϕ + n 2 − cos 2 ϕ
( Polarisasi horisontal )
( Polarisasi vertikal )
Dimana,
ϕ = 90o - θ = sudut vertikal
θ = sudut datang = sudut pantul
σ2
εr2 − j
ωε 0
2
n =
= indeks bias relatif
ε r1
θ
ϕ
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
θ
ϕ
19
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
• U
Untuk
k kkeadaan
d
permukaan
k
bbumii ddan kkeadaan
d
udara
d tertentu, maka
k grafik
fik koefisien
k fi i
pantul dan sudut datang sebagai fungsi ϕ diberikan sebagai berikut :
ϕEH
π
1.0
0.9π
09
0.9
R EH
0.7
R EV
0.5π
0.5
0.3
ϕEV
0
10
o
50
o
o
90
ϕ
• Asumsi :
Karena jarak Tx-Rx >> tinggi menara, maka biasa dianggap REV = REH = 1 ,
dan φR = π atau 180o )
• Untuk suatu kondisi,
kondisi sudut ϕ untuk koefisien pantul minimum disebut sebagai
SUDUT BREWSTER
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
20
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
D 3 Fading
D.3
• Fading adalah fluktuasi daya di penerima. Fading disebabkan karena
perubahan ‘kondisi’ kanal propagasi selama terjadinya komunikasi
• Penyebab fading umumnya adalah
penjumlahan gelombang medan yang
yang
g berbeda-beda
melewati lintasan y
sehingga mengalami ‘perlakuan’ kanal
propagasi yang berbeda dalam hal
amplituda dan fasanya
• Fading terdiri dari :
a. Fading cepat ( Athmosferic Multipath Fading ) Fading berfluktuasi
dengan cepat, dianalisis secara stokastik dan memberikan suatu model
kanal yang berubah terhadap waktu
waktu. Fading cepat terdistribusi secara
Rayleigh ( Rayleigh Fading) atau Rice (Rician Fading)
b. Fading Lambat ( Shadowing )
g berfluktuasi dengan
g lambat, dianalisis secara stokastik dikaitkan
Fading
dengan pathloss dan memberikan suatu model kanal yang berubah
terhadap waktu. yang terdistribusi secara Lognormal (Lognormal Fading)
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
21
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
• Teknik mengatasi fading
Fading
Fading...
a. Memberikan fading margin , sedemikian level sinyal penerimaan selalu
lebih besar dari ambang (threshold)
b. Menambahkan AGC ((Automatic Gain Control)) untuk stabilisasi
penerimaan
i
c. Memakai teknik diversitas
Diversitas
• Teknik diversitas adalah teknik yang memungkinkan penerimaan ganda
• Diversitas dimungkinkan karena sifat penerimaan GEM yang memiliki peluang
kecil dari masing
masing-masing
masing lintasan untuk mengalami fading secara bersamaan
(simultan)
• Macam diversitas :
a. Diversitas Ruang, antena dipisahkan oleh jarak tertentu untuk
memungkinkan penerimaan ganda
b. Diversitas Frekuensi, informasi dikirimkan dalam 2 frekuensi carrier
yang terpisah cukup jauh
pengiriman
g
dengan
g 2 macam ppolarisasi
c. Diversitas Polarisasi, memanfaat p
yang saling
li orthogonal
h
l atau eliptis
li i dengan
d
beda
b d fasa
f
90o
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
22
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
• Macam diversitas (cont
(cont…))
d. Diversitas Sudut, dengan menggunakan sudut datang yang berbeda.
Memerlukan antena yang besar karena gain harus besar.
Contoh : Pada sky wave
e. Diversitas Waktu, pengiriman dengan waktu yang berbeda
• Contoh perhitungan untuk Diversitas Ruang
Q Jarak Δh dibuat sedemikian
agar penerimaan antena A1
dan A2 memiliki korelasi
terkecil
A1
Δh
A2
h2
h1
Q Syarat :
dλ
Δh =
4 ht
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
d = jarak antara
pengirim dan
penerima
23
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
• Penerimaan rangkap diversitas dapat dilakukan dengan :
a. Pemilihan penerimaan terbaik….
A1
LNA
D/C
IF
Amp
S1
W1
ke
Demod
Comp
A2
LNA
D/C
IF
Amp
S2
W2
switcher
• W1 > W2: Comp = 1 ⇒ S1 ON , dan S2 OFF
• W1 < W2: Comp = 0 ⇒ S1 OFF , dan S2 ON
b Penggabungan penerimaan rangkap
b.
A1
A2
LNA
Combiner
D/C
IF
Amp
ke
Demod
LNA
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
24
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
R li bilit (keandalan)
Reliability
(k d l )
Jumlah waktu dimana WR > WR min
Reliability =
Waktu total pengamatan
Fading margin
WR
WRmin
Δt1
0
Δt2
Δt3
Δt4
T
Dimana,
WRmin = Daya
D
tterima
i
minimum pada
penerima yang
akan memberikan
BER maksimum
yang
dipersyaratkan
p y
t
Sebelum diberikan fading,
T − (Δ t 1 + Δ t 2 + Δ t 3 + Δ t 4 )
R liability
Re
li bilit =
× 100 %
T
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
25
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
Reliability
R
li bilit (keandalan)...
(k d l )
• Fading margin diberikan untuk meningkatkan Reliability
• Contoh :
Pengaruh fading margin dalam meningkatkan reliability pada komunikasi LOS
Fading
g Margin
g
Reliability
y
10 dB
20 dB
30 dB
40 dB
90%
99%
99 9%
99,9%
99,99%
Sumber : HRW, “ Diktat Antena dan Propagasi”, STTT
• Probabilitas Outage,
Poutage = 1 - Reliabilityy
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
26
D. Parameter Yang Mempengaruhi Perambatan GEM
D 4 Difraksi Gelombang
D.4
• Berdasarkan Prinsip Huygens yang menyatakan bahwa setiap titik pada celah yang
dilalui gelombang dapat dianggap sebagai sumber gelombang yang baru
• Komunikasi yang memungkinkan
penambahan tinggi antena Æ
Komunikasi Line Of Sight.
K t kunci
Kata
k
i:
Jari-jari Fresnell, Clearance
Factor
• Komunikasi yang tidak
memungkinkan penambahan tinggi
antena Æ Komunikasi Difraksi
Kata kunci :
Loss Difraksi
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
27
E. Dasar Pemahaman Link Budget
Diagram
g
Level
EIRP
PT
Loss Propagasi ( LP )
GT
Lft
GR
Lfr
WR
Daya terima,
terima
naik-turun
karena fading
Fading Margin
Threshold
C
Noise Figure
N
↔ BER
Effective Noise
Spectral Density
Noise Spectral
Density
Lihat diagram di atas...
PT = Threshold + FM + L fR − G R + L P − G T + L fT
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
28
E. Dasar Pemahaman Link Budget
Perbaikan Unjuk Kerja
Perbaikan Unjuk Kerja, dicapai dengan cara perbaikan disisi pengirim maupun di
penerima...
A. Sisi Pengirim
•
•
•
•
Memperbesar daya pancar , High Gain Amplifier
Meninggikan
e gg a antena
a te a
Memperbesar gain antena
Mengurangi loss kabel
B Sisi
B.
Si i Penerima
P
i
•
•
•
•
Memperbesar gain antena
Memperbaiki penerimaan dengan teknik diversitas, tinggi antena
Mengurangi loss kabel
Mengurangi tingkat noise : (1) Low Noise Amplifier & Filter (2)
Mengurangi tingkat Noise Figure
Parameter kinerja : Reliability, BER, ...
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
29
F. Analisis Lintasan GEM
F 1 Radius Efektif Bumi
F.1
• Tidak tepat jika dalam perencanaan menggambarkan muka bumi sebagai
lengkungan dan lintasan GEM juga sebagai lengkungan
• Persamaan
P
lengkungan
l
k
( Lihat
Lih t penurunannya di diktat
dikt t P Heroe
H
W):
dn
1
=−
dh
ρ
Kasus :
ρ = Jari-jari lengkungan lintasan gelombang EM
( dipengaruhi oleh perubahan indeks bias terhadap
ketinggian )
(
)
Atmosfer Standar
N = n − 1 106 = 289 e( −0,136h )
dn
= − 0 ,136 .289 .10 − 6. exp (− 0 ,136 h ) )
dh
untuk hkm kecil , didapatkan :
dn
1
= − 39 ,3 .10 − 6 km = −
ρ ≈ 25 .445 km
ρ
dh
≈ 25.000 km
( ATM standar,
standar hkm kecil )
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
30
F. Analisis Lintasan GEM
• Transformasi ⇔ Jari-Jari
Jari Jari Efektif Bumi
⇒ Lengkung lintasan GEM ditransformasikan sebagai Lintasan Lurus
⇒ Lengkung muka bumi ditransformasikan sama, membentuk lengkungan
baru dengan Jari-Jari Efektif Bumi = kR
dimana,
Reff = Jari-jari lengkung bumi hasil transformasi
eff
g
g bumi ( dipengaruhi
p g
atmosfer )
k = faktor kelengkungan
dan,
R
= kR
k=
1
dn
1+ R
dh
1
atau k =
1− R
ρ
• Untuk atmosfer standar
standar, R = 6370 km dan ρ = 25000 km (perhitungan
sebelumnya ), didapatkan :
1
1
4
4
k=
=
≈
sehingga
gg
R eff = k R = 6370 = 8500 km
6370
3
1− R
3
1
−
ρ
25000
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
31
F. Analisis Lintasan GEM
• Kasus-Kasus :
k=4
3
0 < k <1
0<k<∞
k<0
Secara praktis : 0,5 < k < 6 (kebanyakan)
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
32
F. Analisis Lintasan GEM
F.2 Jarak Horison Radio
Lihat penurunan di diktat P Heroe !
(kR )2 + d t2 = (kR + ht )2
dt
ht
• Didapatkan, untuk ht << R
kR
d t = 2 k R ht
kR
Sesuaikan
y !
satuannya
• Jika dt dalam mil dan ht dalam feet,
• Jika
Jik jjarakk horison
h i
Rx
R = dr , maka
k :
d tot = d t + d r = 2 k R
[
ht + h r
]
d t ( mi )
3
=
k ht ( ft )
2
Contoh : ATM standar (R=6370, k = 4/3) didapatkan ,
d tot
= 4,12[
ht ( meter ) + h r ( meter )
]
( km )
Rumus
praktis !
Untuk ht = 100 m dan hr = 1,5 meter ⇒ dtot = 46,2 km
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
33
F. Analisis Lintasan GEM
N
Nomogram
H
Horison
i
Radio
R di
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
34
F. Analisis Lintasan GEM
F.3
.3 Profile
o e Chart
C
Profile chart digunakan dalam perencanaan untuk mengetahui apakah 2
titik di atas permukaan bumi terletak pada garis pandang radio dan
obstacle di sepanjang lintasan
K = 4/3
Untuk menggambar
garis lengkung :
900 m
xB
800 m
yB
700 m
600 m
hr
Jari-Jari Fresnell
xB2
yB = −
2 Reff
Tapi yang
ang lebih cocok
dipakai ( sesuai skala )
500 m
y B = −c xB2
400 m
300 m
Dengan c (konstanta) :
ht
200 m
obstacle
100 m
d2
d1
50
40
30
30
10
20
0
40
50
10
20
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
1
c~
k
Sesuai kebutuhan !
35
G. Berbagai Jenis Komunikasi Radio
Jenis-Jenis Hubungan Komunikasi...
Komunikasi
(1) Komunikasi Gelombang Ruang
• Tipikal kanal propagasi : diasumsikan terdapat gelombang langsung dan
gelombang pant
pantull
• Termasuk dalam komunikasi gelombang ruang ini adalah :
(a) Jarak dekat : Sistem komunikasi bergerak, (b) Jarak jauh ( sd puluhan km) :
g
Komunikasi Line Off Sight
(2) Hubungan Difraksi
• Kanal propagasi : ‘Sengaja’ memanfaatkan terjadinya hamburan/difraksi
penghalang
• Jarak hubungan difraksi bisa sampai ratusan km, atau mungkin juga untuk jarak
dekat yang terhalang obstacle, sedangkan tidak mungkin menaikkan antena lagi
(3) Hamburan Tropospheric
• Kanal propagasi : ‘Sengaja’ memanfaatkan terjadinya hamburan/difraksi pada
lapisan troposfer. Sebenarnya bisa diklasifikasikan sebagai hubungan difraksi.
• Jarak komunikasi : 200 - 800 km
• Daerah frekuensi kerja : 300 - 30000 MHz
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
36
G. Berbagai Jenis Komunikasi Radio
Jenis-Jenis
Jenis
Jenis Hubungan Komunikasi...
(4) Sky Wave Communication (Gelombang Langit)
• Kanal propagasi : Memanfaatkan lapisan ionosfer untuk memantulkan
gelombang menuju belahan bumi yang lain
• Jarak komunikasi : 150 km sampai ribuan km
• Daerah frekuensi : 3 - 30 MHz dengan bandwidth informasi sempit
(5) Ground Wave (Gelombang Tanah)
• Kanal propagasi : Memanfaatkan permukaan bumi sebagai pembimbing
gelombang
• Jarak komunikasi : SANGAT HANDAL untuk jarak dekat maupun jarak jauh
• Daerah frekuensi : hanya untuk frekuensi rendah sampai 3000 kHz
• Aplikasi : Navigasi, siaran AM (400-1600 kHz), deteksi ledakan nuklir
(6) Gelombang Ruang Bebas
• Kanal propagasi : Ruang bebas, asumsi : hanya ada 1 gelombang langsung
• Jarak komunikasi : ribuan km
• Aplikasi : umumnya untuk komunikasi satelit, gelombang mikro
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
37
G. Berbagai Jenis Komunikasi Radio
Spektrum Komunikasi Radio
3 kH
kHz
300 GH
GHz
Radio Communication
Radio, microwave, satellite
VLF
3 kHz
LF
30 kHz
S f
Surface
MF
300 kHz
HF
3 MHz
T
Tropospheric
h i
VHF
30 MHz
Ionospheric
UHF
300 MHz
SHF
3 GHz
Space & Line
Of Sight
TE3423 - Antena dan Propagasi - Propagasi Gel EM
EHF
30 GHz
300 GHz
S
Space
38